Использование генной технологии для характеристики аллелофонда черно-пестрого скота (стр. 1 )

На правах рукописи

КАЛЯЗИНА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА

Использование генной технологии

для характеристики аллелофонда

черно-пестрого скота

06.02.07 – Разведение, селекция и генетика

сельскохозяйственных животных

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении дополнительного профессионального

образования (повышения квалификации) специалистов

«Российская академия менеджмента в животноводстве» (ФГБОУ РАМЖ)

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор
Марзанов Нурбий Сафарбиевич

Официальные оппоненты:

,

доктор биологических наук, профессор кафедры генетики

и разведения животных ФГБОУ ВПО МГАВМиБ имени

Иолчиев Байлар Садраддин оглы,

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

Центра биотехнологии и молекулярной диагностики животных ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет

им. »

Защита диссертации состоится «23» мая 2012 года, в 10 часов, на заседании диссертационного совета Д 220.042.03 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени » по адресу:

Москва, .

Тел. [phone] – 49 – 39; Факс: 8(4– 49– 39

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени ».

Автореферат разослан « » апреля 2012 года

Учёный секретарь

диссертационного совета Наталья Николаевна Шумилина

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реализация племенного материала привела к глобальному распространению «коммерческих пород» с высокой продуктивностью, созданию интенсивных технологий по содержанию и выращиванию животных, заготовке качественных кормов, жесткому контролю окружающей среды и дорогому ветеринарному обслуживанию. Доминирование «коммерческих пород» в мире до сих пор остается практически во всех отраслях животноводства (, , 1999; , , 2002; Eggen A. et al., 2004; Ohba Y. et al., 2004; Oguni T. et al., 2004; , 2006; и др., 2005; 2007; 2011; , 2011). Аналогичная ситуация в России, где доля генофонда черно-пестрого генеалогического корня составляет большинство из разводимых на ее территории пород молочного скота. По данным Ежегодника ФГНУ ВНИИплем (2011) в 2010 году удельный вес черно-пестрой и голштинской пород уже составил 62,6%. А с учетом голштинской красно-пестрой и красно-пестрой пород, этот показатель достиг 68,2%. Что касается Рязанской области, то там генофонд практически на 100% представлен популяцией черно-пестрого скота. Такое положение мы связываем с большой потребностью в молоке жителей Рязанской и Московской областей. Особую значимость приобретает проведение исследований черно-пестрого скота по различным типам генетических маркеров, поскольку применение молекулярно - генетических методов способствует выявлению хозяйственно - полезных признаков, более достоверно оценивать генотип животных, эффективно использовать его, при этом сохраняя биоразнообразие популяции.

Цель и задачи исследований. Целью работы является использование генной технологии для характеристики аллелофонда черно-пестрого скота. В связи с этим решали следующие задачи:

1. Изучить особенности аллелофонда по группам крови у черно-пестрого скота.

2. Дать оценку достоверности происхождения животных в племенных хозяйствах Рязанской области.

3. Изучить ассоциации генотипов ЕАВ локуса групп крови с уровнем молочной продуктивности и воспроизводительной способностью животных.

4. Провести кластерный анализ по ЕАВ локусу групп крови у быков различного происхождения.

5. Изучить геногеографию и состояние аллелофонда по локусу каппа-казеина у животных различных регионов Российской Федерации.

6. Провести аттестацию быков-производителей черно-пестрой голштинской породы на наличие точковых мутаций BLAD и СVM.

Научная новизна работы. Впервые изучен аллелофонд по группам крови у черно-пестрого скота, разводимого в условиях Рязанской области. Проведен сравнительный анализ аллелофонда групп крови у животных различных пород и помесей черно-пестрого генеалогического корня. Дана оценка достоверности происхождения животных в «Авангард» Рязанской области. Изучены ассоциации воспроизводительной способности и уровня молочной продуктивности коров в условиях «Авангард» с уровнем гетерозиготности по ЕАB системе групп крови. Осуществлен кластерный анализ по аллелям групп крови быков черно-пестрой породы различного происхождения, использованных в племенных хозяйствах Рязанской области. Проведен популяционно-генетичес­кий анализ скота различных пород по частотам встречаемости аллелей и генотипов каппа-казеина. Сделан анализ носительства BL и CV аллелей у быков-производителей по племенной работе.

Теоретическая и практическая значимость работы. Проведена оценка и получена информация о генетической структуре и качестве племенного материала, используемого в условиях Рязанской области.

Определена ассоциация отдельных аллелей групп крови с уровнем продуктивности и воспроизводительной способности. Идентификация генотипов по локусу каппа-казеина позволит скорректировать отбор быков с учетом желательных аллелей и использовать потомство для получения молока с лучшими технологическими качествами. Результаты исследований частоты встречаемости аллельных вариантов каппа-казеина, а так же на наличие точковых мутаций BLAD и CVM будут использованы по племенной работе при составлении селекционных программ для разведения черно-пестрой породы.

Основные положения, выносимые на защиту:

Оценка аллелофонда групп крови у животных «Авангард». Определение ассоциаций аллелей групп крови с уровнем молочной продуктивности и воспроизводительным качествам. Генотипирование помесных быков-производителей черно-пестрой породы на BLAD, CVM и каппа-казеин. Кластерный анализ быков черно-пестрой породы различного происхождения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались при рассмотрении годовых отчетов на заседаниях кафедры племенного дела в животноводстве ФГБОУ РАМЖ (). Часть полученных материалов диссертации была представлена в трудах конференций ФГБОУ РАМЖ (Быково, 2006, 2007, 2008) и научно-практической конференции, проведенной под эгидой СЖ» МСХ РФ и ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии (Быково, 2011).

Публикация материалов. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 статьи в рекомендуемых ВАК МИНОБРНАУКИ России журналах (Молочное и мясное скотоводство, 2008, №1; Научно-теоретический журнал ВНИИФБиП: Проблемы биологии продуктивных животных, 2011. – №4).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических предложений, списка использованной литературы. Материал изложен на 101 страницах компьютерного текста, содер­жит 24 таблицы, 4 рисунка, 1 схему. Список использованной литературы включает 148 ис­точников, в том числе 52 на иностранных языках.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили с 2006 по 2011 годы в ФГБОУ РАМЖ на кафедре племенного дела в животноводстве, лаборатории генетики животных ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии, по племенной работе и «Авангард» по схеме, представленной в таблице 1.

Таблица 1- Общая схема исследований

Использование генной технологии для характеристики аллелофонда у черно-пестрого скота	Исследования животных различных регионов РФ	Геногеография и сравнительная характеристика аллелей локуса каппа-казеина у животных различных регионов Российской Федерации (n=984)	Популяционно-генетический анализ: определение частоты встречаемости аллелей и генотипов, коэффициента гомозиготности, оценка генетического равновесия
Исследования племенных хозяйств Рязанской области	Оценка достоверности происхождения животных. Анализ аллелей в триадах отец-мать-потомок (n=3557)
Оценка аллелофонда быков-производителей, использованных в хозяйствах области (n=275)
Кластерный анализ групп крови у быков различного происхождения (n=138)
Исследование быков-производителей черно-пестрой голштинской породы на наличие точковой мутации BLAD и СVM (n=30)
Исследования животных «Авангард»	Изучение аллелофонда групп крови во времени, выявление аллелей, идентифицирующих породы, участвовавшие в формировании современного стада «Авангард» (n = 1436)
Оценка генотипов коров по ЕАВ, ЕАJ и ЕАF-V системам групп крови. Определение ассоциаций уровня гомозиготности и числа эффективных аллелей (Ca и Na) по ЕАВ локусу c показателями молочной продуктивности и воспроизводительной способности (n=1615)

Группы крови по 9 генетическим системам определяли в лаборатории иммуногенетического контроля достоверности происхождения животных по племенной работе. Постановку гемолитических тестов проводили по общепринятой методике (, 1974).

Всего было исследовано 3557 голов. Для оценки достоверности происхождения теленка анализ проводили по триаде: отец-мать-потомок.

Для анализа аллелофонда «Авангард» Рязанской области использовали данные по ЕАВ, ЕАJ и ЕАF-V локусам групп крови 1436 животных. Анализ аллелофонда по ЕАВ системе проводили с учетом классификации, предложенной , (2000).

Частоты аллелей ЕАВ локуса определяли по формуле p=F/2n. Уровень гомозиготности рассчитывали исходя из формулы А. Робертсона (1956): Са = Σp2, где Са – уровень гомозиготности по одному локусу, а p – частота аллеля в локусе. Число эффективных аллелей вычисляли по формуле: Na = 1/Cа (, 1970; 1991).

Для исследования ассоциаций генотипа групп крови и уровня продуктивности, были использованы данные племенного зоотехнического учета по «Авангард», сформированные с помощью программы «СЕЛЭКС».

При изучении аллелофонда быков-производителей, использованных в хозяйствах Рязанской области, были учтены данные по 275 животным. По 138 быкам в том числе, был проведен кластерный анализ с помощью программы STATISTICA for Windows. Version

Для оценки аллелофонда в локусе каппа казеина была обобщена информация по 984 быкам 11 молочных и комбинированных пород, принадлежащих 14 племпредприятиям.

Быки-производигол.), принадлежащие по племенной работе, были тестированы на наличие мутантных аллелей BL и CV. Диагностику мутантного BL аллеля осуществляли по методике, изложенной в работе Tammen I. (1994). Наличие мутантного CV аллеля определяли по методу, описанному Rusc A., Kaminski S. (2007).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Характеристика «Авангард» Рязанской области

«Авангард» оказывает большое влияние на качественное совершенствование молочного скота Рязанской области, в первую очередь за счет реализации племенных бычков. Использование в селекционном процессе высокоценных быков-производителей голштинской породы оказало влияние на повышение генетического потенциала животных и рост молочной продуктивности.

3.2. Контроль достоверности происхождения животных

В среднем, в исследуемых хозяйствах Рязанской области уровень достоверности записи в родословных составляет 92-95 %. На начало 2009 года исследовано 3,6%) голов, из них 1,7%) – в племзаводах и 2,4 %) – в племрепродукторах. Достоверность происхождения определялась у быков-производителей, коров быковоспроизводящих групп, ремонтного молодняка и реализуемых племенных животных.

3.3. Характеристика аллелофонда стада «Авангард» Рязанской области по EAB локусу групп крови

Чтобы проследить изменения аллелофонда групп крови скота, разводимого в ПЗ «Авангард» нами был проведен анализ результатов тестирования с 1992 года по 2008 год (таблица 2).

Таблица 2 – Количество анализируемых животных и выявленных аллелей ЕАВ локуса групп крови

Год исследования	Количество проанализированных животных, гол.	Установлено аллелей ЕАВ локуса
1992	134	268
1997	195	390
2002	526	1052
2005	488	976
2008	93	186

При анализе аллелофонда выявлены часто встречающиеся и уникальные аллели, характерные для отдельных пород, участвовавших в формировании современной популяции скота в «Авангард» (таблица 3).

Найдены аллели серой степной, бурой латвийской, кавказской бурой, красной степной, пинцгау, красной горбатовской, бурой карпатской, сычевской и калмыцкой пород. В аллелофонде современного стада «Авангард» присутствуют аллели, характерные для 17 пород. При этом мы рассматриваем только аллели, которые высокоспецифичные для определенной породы.

К 2005 году основными породами, которые интенсивно использовались в хозяйстве, были черно-пестрая московский тип, черно-пестрая голштинская, черно-пестрая немецкая. Количество их аллелей в 2005 году составляло 17,2%, тогда как к 2008 году эта цифра уже достигала до 21,5%. К этому времени высокоспецифичные аллели холмогорской, ярославской, бестужевской пород уже не выявлялись.

Вместе с тем, со временем увеличивается количество аллелей, которые являются общими для нескольких пород одновременно, т. е. высокоспецифичные аллели постепенно выводятся, идет накопление общих аллелей, характерных для черно-пестрого голштинизированного скота.

Таким образом, динамика во времени изменения аллелофонда групп крови, в данном случае ЕАВ локуса, раскрывает процесс образования и формирования аллелофонда у современного стада «Авангард».

Таблица 3 – Аллелофонд у животных «Авангард» по группам крови, полученный от предшествующих пород

Год Порода	1992	1997	2002	2005	2008
Аллели, характерные для предшествующих пород
Черно-пестрая	E1`G`O`G``	D`G`O`, E1`G`O`G``, I1QE`1Q`	D`G`O`, B1O1Y2A`1E`1, B2QQ`, I1QE`1Q`	D`G`O`G``, E1`G`O`G``, D`G`O`	D`G`O`
Черно-пестрая голландская	-	G2O4Y2E`1Q'	G2O1Y2	G2O1Y2	O1A`2Y`2K`O`
Голштинская черно-пестрая, немецкая черно-пестрая и московский тип	E`1G`G``, I2	E`1G`G``, G2Y2E`1Q`	O1A`2Y`2K`O`, E`2G`Q`	G2Y2E`1Q`, O1Y1E`3G`G``, E`1G`G``, B1G2KO4A`2O`	G2Y2E`1Q`, I2, E`1G`G``
Восточно-финская	-	-	I2A`1	-
Бестужевская	-	-	A`2	-
Ярославская	B2	-	-	I2G`
Холмогорская	G2O1T2(1), O1G``, I2E`3	I2E`3, I2Q	-	O1G``
Серая степная	-	O2Y2, I1Y2I`Q`	-	O1 O`	O` Q`
Бурая латвийская	-	Y2A`1I `, B2Y2A`1	A`1E`1G`	G`O`
Кавказская бурая	-	A`1	-	-
Бурая карпатская					Y2E`1
Пинцгау					Y2I`
Красная степная	-	-	O`, E`2G``, G2O`	-
Симмента-льская	O`	-	D`E`3G`I`	DE`3G`I`
Сычевская	-	G2O1E`1Q`, I1I`Q`	G2O1E`1Q`	G2O1E`1Q`, I1I`Q`
Красная горбатовская	-	-	-	P`2Q`
Калмыцкая	-	Y2A`1, A`1G``	G2Y2Q	P2E`1, Y2A`1

Анализ данного материала показывает, что мы имеем дело с синтетической популяцией исследуемого поголовья в «Авангард» Рязанской области. Знание аллелотипа позволит более четко прослеживать, контролировать и управлять селекционно-генетическим процессом в стаде.